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摘要 ：矿井通风系统是保障煤矿安全生产的重要环 节，对于矿井的发展起着至关重要的作用。当前矿井通风 系统存在着一些问题，如复杂的通风网络、低通风设备利 用率和不合理的通风系统布局等。如果不对矿井通风系统 进行优化控制，将会影响矿井通风效果，降低矿井的安全 生产水平。因此，有必要采取有效措施对矿井通风系统进 行优化控制。本文在分析目前煤矿通风系统存在问题的基 础上，提出了相应的措施和建议，包括加强矿井安全意识 培训、落实专业操作和优化矿井通风系统设计等。研究结 果表明，通过对矿井通风系统进行优化控制，可以提高矿 井安全生产效率。
关键词 ：矿井,通风系统,控制策略
矿井通风系统是煤炭开采过程中重要的基础设施，也是保障矿井安全生产的关键环节。随着矿井生产的集约化 程度不断提高，矿井通风距离也随之增加，因此矿井通风 系统出现了一些问题，例如通风系统风量减少、机械故障 频发等。针对这些问题，我们需要采取相应的检测手段及 时发现并排除故障，并且对矿井通风系统进行优化改造， 确保其正常运行， 保障矿工的生命安全。
1 矿井通风系统概述及对安全生产的作用分析
1.1 矿井通风系统概述
1.1.1 通风系统设备分析
矿井通风系统主要由三部分构成，包括送风系统、回 风系统和用风系统。送风系统和回风系统中的主要动力源 来自风扇产生的涡流或自然压力，以实现巷道内与外的气 体交换。然而，送风系统和回风系统在风力输送方向上并 不一致，前者将风从巷道内部送至外部，后者则将有害气 体从巷道内部抽取出来。
通风系统是矿井通风系统的核心设备构成，是煤矿瓦 斯治理的重要设备。该系统包含一系列用于控制井下有害 气体流向的设备， 例如风门、风墙、挡风板和测风站等。风 门是控制风流方向和流量的阀门设备，可以将通风巷道分 隔为不同区域或连接不同区域的风流。风墙是用于增加巷 道通风图式复杂性的隔离设备，可以将同一巷道分隔为多 个独立的风流区域，实现局部通风。挡风板主要用于改变通风巷道中风流的流向，将风导引到需要通风的采场工作 面。测风站用于监测巷道内风量、风速、气体浓度等参数， 为通风系统的自动控制提供参考依据。通过风门、风墙和 挡风板的合理布置与控制，形成一个结构复杂且错综复杂 的空间送风网络，能有效管理与处理新鲜风和回风以及各 个采场的回风。
因此，通风系统是矿井安全生产的基础，其可靠性和 性能对矿井的安全运营起着至关重要的作用。必须加强通 风系统的管理和维护， 确保其长期稳定运行。
1.1.2 井下通风的流程
根据矿井通风系统的设备组成，我们可以将通风原理 理解为自然风与巷道内有害气体交换的过程。送风系统位 于巷道的前端，负责向巷道中送入新鲜外部空气。回风系 统位于巷道的后端，负责将有害气体排出到外部环境。送 风和回风系统的功能较为简单，并且网络结构相对简单。 作为矿井通风系统的核心组成部分，通风系统在送风和回 风系统之间起着桥梁作用。它的主要任务是将送入的新鲜 空气均匀扩散至巷道内部，以实现对粉尘、瓦斯等有毒有 害物质的置换。
1.2 矿井通风系统对安全生产的作用分析
1.2.1 防止瓦斯、粉尘等可燃气体爆炸
在矿井开采过程中，地质环境复杂，容易使瓦斯、粉 尘等可燃气体混合空气中积聚。当浓度达到一定水平时， 容易引发爆炸，对企业的安全生产构成威胁。为了避免爆 炸事故的发生，企业除了使用专门的通风设备抽取瓦斯、 粉尘等可燃气体外，还需要通过加大通风的方式降低内部 可燃易爆气体的浓度。矿井通风系统具有安全性高、适用 范围广等优点， 非常适合用于抽取易燃易爆气体。
1.2.2 输送空气， 满足井下作业人员呼吸安全
随着矿井开采技术的进步，许多企业的矿井深度不断 增加。在自然条件下，矿井深度越深，内部空气含量越稀 薄，给井下作业人员的呼吸带来挑战。因此，需要专门的 通风系统将外部空气输送到矿井内部，确保矿井作业人员 能够及时获得充足的空气， 保障作业安全。当发生矿难时， 相对于食物供应的不足，确保井下人员的呼吸是最重要的 救援措施。现代矿井通风系统趋向智能化发展， 更加可靠，更好地保证矿井内部空气含量。
1.2.3 调节井下空气， 构建更为舒适的生产环境
随着现代技术的进步， 井下的生产劳动强度得到缓解， 主要采用机械开采方式。由于井下开采过程中面临恶劣环 境，通过更智能的工程技术可以改善工人的生产环境，构 建更舒适的生产空间。安装矿井通风系统可以将地面的新 鲜空气引入矿井内部，调节矿井内部温度，改善局部温度 过高问题并带走大量热量。此外，通风系统还可以净化部 分区域的空气浑浊现象，确保井下生产顺利进行，创造更 稳定湿度和温度的作业环境， 改善恶劣的工作环境。
2 矿井通风系统常见故障研究
2.1 通风系统风量较少
在物体表面摩擦时，空气会遇到阻力，这将导致通风 系统输送的空气量减少。因此，在矿井内安装的通风系统 要想保证正常的送风量，就需要解决与物体表面摩擦力的 问题。由于矿井内部气压大于井外气压，为了克服空气通 过井壁时产生的摩擦，需要增加通风系统的输风量，并相 应提高输风压强。这样可以通过增加压强来确保空气从井 外输送到井内各个位置， 从而克服空气量过小的问题。
2.2 受到局部阻力导致通风系统异常
矿井巷道经常会出现转弯、交叉等不同方向的情况， 这些变化会导致空气流动时遇到局部阻力突然增大，从而 影响通风系统的正常运行。当空气经过转弯、交叉等部分 时，其流动方向不一致，导致空气形成漩涡，使空气流动 变得混乱。与正常流动的空气相比，流动混乱的空气会损 失大量能量，从而影响通风系统的空气输送效果。因此， 在实际工作中，需要根据局部空间情况合理布置通风系 统， 以防止空气流动之间的干扰。
2.3 通风机等电机导致机械故障
通风系统中的通风机是压缩空气和空气输送的主要装 置，也是关键部件之一。通风系统需要始终保持连续运行， 但经常会因为高强度工作而发生各种机械故障。通风机通 常由叶轮、轴承等零部件组成，在恶劣的工作环境下，以 及受到高电压和高风压的影响，这些零部件容易损坏并引 发故障。通风机和其他电机常见的故障主要是由振动引起 的。造成振动的原因包括电机本身的震动、叶片变形引起 的震动以及各零部件之间摩擦引起的震动。电机通过电磁 感应将电能转换为磁场能，并带动转子与定子工作，这会 导致转子产生力矩作用于电机底座，从而引起振动。特别 是在电压不稳定的情况下，转子可能因频繁工作而出现异 常转动的现象。底座的振动加剧会导致底座变形。另外，叶片的振动主要是由于受到腐蚀和变形的影响，在旋转时 会受到力的不平衡。如果通风机缺乏维护，各零部件之间 的摩擦容易加剧，尤其是运动部件与静止部件之间的摩擦 会引起振动，严重的情况下会加速机器的损坏，并缩短使 用寿命。
2.4 供电系统引起的故障
矿井通风系统可能发生故障，根据故障发生位置不 同，可分为通风机电路故障、变压器故障、电缆故障和供 电系统故障等几类。
通风机电路故障主要是由于通风机本身损坏或电气接 触不良导致，例如电机绕组烧毁、轴承和齿轮损坏、启动 电路故障等， 这些问题会导致风机停转或转速异常。
变压器故障主要原因包括变压器内部绝缘体老化劣化 或受潮， 可能引起短路、绝缘层破裂、绕组烧毁等， 导致变 压器过热或停运。
电缆故障的原因通常与电缆老化、短路、负载过大等 有关，可能引起电缆过热、绝缘破坏，严重时还可能引发 地面供电火灾。
供电系统故障包括高压配电室发生火灾或因运维不当 导致的停电等情况，这些故障会直接影响矿井通风系统和 其他供电系统， 造成严重后果。
上述故障会对矿井通风系统的正常运行产生不同程度 的影响，严重故障还可能对矿工生命安全构成潜在威胁。 为了确保矿井通风系统高可靠性运行，除了选择高质量的 设备和材料外，还需要制定科学的维护保养计划，加强对 关键部位和部件的监测与检查，一旦发现异常情况应立即 排除故障， 消除安全隐患。
3 矿井通风系统异常诊断类型
3.1 由地形条件引起的通风系统异常诊断
当矿井通风系统出现异常时，首先，需要检查各个设 备，确定是否是设备出现问题。如果设备正常运行但通风 仍然异常，就需要分析是否因为风阻过大导致通风效果 差。其次，接下来需要全面检查井下巷道，确定是否存在 塌方或异物堵塞的现象。同时还需检查通风井道墙壁，判 断是否由于墙壁问题导致风阻增大。最后，需要合理安排 各个通风口，采取同方向的空气通风处理方式，避免内部 空气紊乱、风阻增加，影响正常进风量。为了应对地形条 件引起的通风系统异常故障，可以在通风井道上安装专门 的传感器，实时监测空气流动方向和压力，及时发现空间 中空气流动方向不一致或压力过大的情况，并根据实际情 况进行调整，确保通风机能够持续向井内输送适量的空气，有效降低异常故障诊断的时间成本，并确保安全作业 进行。
3.2 由机械因素引起的通风系统异常诊断
矿井的通风系统设备主要由风机、风筒和其他相关设 备组成。机械系统故障可从以下几个方面进行检查 ：首先， 风机叶片损坏、风机噪声过大、风机温度过高、风机震动 异常等。风机叶片损坏主要是由于叶片的变形、表面锈蚀 和松动等原因引起的。可以通过检查叶片的工作情况来确 定具体的异常原因。当风机出现较大噪声时，需要检查内 部机械设备之间的润滑情况。如果润滑油不足，设备之间 的磨损会加剧，导致噪声增大。此外，风机在工作过程中 会产生一定的热量，当热量过大时，温度将持续升高。当 温度超过一定程度时，需要检查风机是否出现过载现象。 其次，需要检查线圈是否存在短路问题。最后，需要检查 电枢绕组是否存在短路问题。如果风机在工作中出现异常 的剧烈震动，需要检查底座是否平整 ;需要检查机壳、支 架、轴承座等设备中的螺栓是否紧固 ;需要检查叶片是否 存在变形或积尘问题，这些问题都可能导致风机在工作时 出现剧烈震动。
4 针对矿井通风系统要的优化措施
4.1 增强矿井安全意识教育
从政府层面上，应进一步加强对矿井作业安全的管 理，严格控制各项安全指标，严禁将不符合安全指标的企 业投入生产，并对违反采矿安全条例的企业采取严厉的惩 罚措施。从企业层面上，高层管理人员应深刻意识到采矿 作业中存在的安全问题，重视采矿安全管理。高层管理人 员应通过增强安全意识，完善安全管理制度，并定期开展 安全讲座。一方面，应加大安全培训资金投入，对员工的 岗前培训和定期安全意识培训要坚持落实。另一方面，应 成立专门的安全小组，制定矿井安全作业的管理制度，并 有专门的监督人员对员工的作业进行监管，通过严格的制 度来提高员工对安全作业的意识水平。
4.2 落实专业化的操作
随着现代技术的发展，矿井作业中所使用的技术装备也日益先进。当足够多的现代设备投入使用时，我们还需 要注重提升技术人员的专业水准。早期的矿产企业中，技 术装备的水平相对滞后，对招聘技术人员的要求较低，导 致在通风系统发生异常的情况下，技术人员往往无法及时 发现和解决故障。在现代通风系统技术日益复杂的背景 下，对技术人员的要求也越来越高。企业需要高度重视引 进和培训专业技术人员，确保员工具备专业水平，熟悉现 代化的通风系统，并了解其主要故障，能够在第一时间排 查故障。一方面，企业在招聘专业技术人员时，应要求他 们出示相应的证书，并通过企业相关的考核 ;另一方面， 企业应定期进行技术培训，帮助内部技术人员不断提升专 业水平 ;最后，还应制定科学的岗位考核和选拔制度，定 期提升和奖励优秀的技术人员，对不达标的技术人员应予 以劝退。
4.3 优化矿井通风系统的设计
现代矿井中的通风系统设备正朝着大型化、智能化等 方向发展。对企业而言，首先，应重视对现有通风系统设 备的更新，确保设备的先进性。其次，在设计矿井通风管 道时，可以结合现代计算机的设计能力，采取更科学合理 的方式对通风管道的布局进行规划，尽可能避免无效的管 道铺设，节省不必要的安装成本。最后，还应有专门的人 员定期对通风系统进行维护和改进。由于通风系统需要24 小时不间断运行， 难免会出现一定程度的老化情况。因此， 需要有专门的技术人员定期检修，及时发现和规避通风系 统设备的隐患运行。
5 结论
作为煤矿井下开采的 " 心脏 "，矿井通风系统的有效性 不仅关系到矿产开采的实际经济效益，也关乎矿井内部作 业人员的生命安全。因此，我们要重视矿井通风系统的安 全性尤为重要，需要有专门的人员定期检查系统，及时排 查潜在的故障。同时，企业也应与时俱进，定期更换矿井 通风系统设备， 确保设备的先进性。
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